Thèse: L’exposition à des doses élevées de rayonnements ionisants (RI), consécutive à un accident d’origine industrielle ou médicale, provoque des lésions ou syndromes aigus, et peut conduire à l’apparition de complications chroniques, jusqu’à plusieurs années après exposition. La recherche de biomarqueurs d’exposition aux RI constitue par conséquent un enjeu majeur de santé publique, dans le but d’améliorer la prise en charge des individus exposés. De plus, la prédiction de la sévérité des complications développées après exposition reste encore à ce jour mal maitrisée. Dans le cas du syndrome cutané d’irradiation localisée, la prise en charge des victimes fait appel à la thérapie cellulaire par injection de cellules stromales mésenchymateuses (CSM) autologues, associée à la chirurgie (exérèse et autogreffe). Les recherches récentes chez l’animal ont montré que les CSM contribuent au contrôle de l’inflammation et favorisent la régénération tissulaire, principalement par leur activité paracrine. Celle-ci conduit notamment à la production de vésicules extracellulaires (VE), incluant exosomes et microvésicules (MV). Les VE sont des vecteurs d’information biologique intervenant dans la communication intercellulaire, et impliqués dans de nombreux phénomènes physiologiques et pathologiques. Plusieurs études ont démontré l’efficacité thérapeutique des VE (exosomes) dans divers modèles précliniques d’ischémie du rein et du cœur, ou de cicatrisation cutanée. D’autre part, de nombreux travaux suggèrent d’utiliser les VE comme biomarqueurs, notamment dans le contexte des maladies cardiovasculaires et des cancers. Les objectifs de cette thèse visent à démontrer le potentiel thérapeutique des VE pour le traitement des brûlures radiologiques, et à évaluer l’utilisation des VE en tant que biomarqueur pronostic de toxicité radio-induite consécutive à une radiothérapie. A l’aide d’un modèle préclinique de brûlure radiologique, nous avons mis en évidence le potentiel thérapeutique des exosomes issus de CSM humaines. En particulier, nos résultats montrent que : 1- les exosomes ont un effet bénéfique sur la réparation de la lésion cutanée radio-induite ; 2- les exosomes stimulent l’angiogenèse, notamment en rétablissant la perfusion cutanée et la densité vasculaire du membre irradié, et en augmentant les concentrations tissulaires et systémiques de facteurs pro-angiogéniques ; 3- les exosomes favorisent la mobilisation des monocytes sur le site lésé, qui participent à la reconstruction du réseau vasculaire. D’autre part, l’utilisation des VE comme biomarqueurs a été évaluée par une étude clinique sur une cohorte de patients traités pour un cancer de la prostate par radiothérapie. Nous avons montré que les MV, mais pas les exosomes, pourraient être utilisées en tant que biomarqueurs des complications tardives les plus graves. Nous montrons ainsi que : 1- le nombre de MV issues de plaquettes, de monocytes et de cellules endothéliales, est corrélé au risque de développer une toxicité sévère post-exposition ; 2- le contenu protéique des MV permet de distinguer les patients ayant développé les complications les plus sévères ; 3- les quantités de MV issues de plaquettes et de monocytes sont corrélées aux doses de RI reçues par les organes à risques (vessie, rectum, prostate antérieure). En conclusion, ce travail apporte des éléments nouveaux concernant le pronostic et le diagnostic d’individus exposés aux rayonnements ionisants. L’utilisation des VE pourrait permettre d’améliorer la rapidité et l’efficacité de leur prise en charge, tout en proposant une solution thérapeutique applicable à un large panel de victimes. De plus, cette étude permettrait d’envisager un transfert clinique pour le traitement de la brûlure cutanée radio-induite.